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冬枣果实生长规律Logistic模型研究

  • 投稿南木
  • 更新时间2015-09-22
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胡 波,李国元,谢志兵,姚国新

(湖北工程学院特色果蔬质量安全控制湖北省重点实验室,湖北 孝感 432000)

摘要:以鄂北冬枣为材料,通过物候观测和果实生长动态测定,采用Logistic曲线对其果实生长动态测定值进行了拟合,并对拟合结果进行分析和验证。结果表明,鄂北冬枣果实纵径、横径、单果重与果实发育时间之间,单果重与果实横径、纵径之间的关系均与Logistic模型高度吻合,回归方程统计检验均达极显著水平;根据所拟合的Logistic曲线的两个特征点,将果实生长过程划分为生长初期、快速生长期和稳定生长期3个阶段,为确定冬枣不同阶段栽培管理措施提供了参考依据。

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关键词 :冬枣;果实发育;Logistic模型

中图分类号:S665.1 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2015)05-1114-03

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.022

收稿日期:2014-06-30

基金项目:湖北省教育厅重点科学技术研究项目(D20112702,D20102703);特色果蔬质量安全控制湖北省重点实验室科研项目(2013K03)

作者简介:胡 波(1963-),男,湖北麻城人,副教授,从事园艺产品贮藏保鲜的教学与研究,(电话)13986470686(电子信箱)hbmach@163.com。

冬枣果实形态独特,果面光滑细腻,皮薄肉脆,细腻多汁,营养丰富,含有人体所需的18种氨基酸和多种维生素,被誉为“活维生素丸”。孝感市1999年底引种了山东沾化冬枣进行了小面积试种,取得了成功,近几年随着市场需求量的增大和经济效益的增加,冬枣的栽培面积迅速扩大,产量逐年增加。关于冬枣育苗、栽培、采后生理等研究已有报道,采用生物统计学中常用的Logistic曲线对果实生长发育曲线进行拟合在核桃果实[1]、南丰蜜橘果实[2]、龙眼果实[3]、番茄果实[4]等的生长动态拟合中有报道,而在冬枣中还未见报道。为此,以孝昌县冬枣基地栽培的冬枣为材料,通过物候观测和果实生长动态测定,采用Logistic曲线对其果实生长动态测定值进行拟合,并计算出果实生长的各个时间段,利用该模型研究冬枣果实的生长规律,对制定栽培管理方案,为确定不同阶段冬枣栽培管理措施提供了参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验点设在湖北孝昌县冬枣基地,该处属亚热带季风性湿润气候,年降雨量1 130 mm左右,年均气温16.1 ℃,极端最高气温42.5 ℃,极端最低气温 -3.5 ℃,年均日照时间2 150 h左右,年均无霜期248 d。试验地为岗地,土壤性质为黄棕壤土。

1.2 试验材料和方法

供试材料为10年生冬枣,株行距2 m×3 m,南北行向,树势健壮,常规管理。选择生长发育良好及长势、花期一致的为试验树,每隔10 d分别从每株树体东、南、西、北4个方位高度一致的中部外围果枝上取均匀一致的果实50个,一直到果实成熟。用游标卡尺测量果实纵径、横径,并用称重法测鲜果重,取平均值。

1.3 数据处理

运用DPS软件中的Logistic模型对单果重、横径和纵径随生长时间的变化进行拟合,理论Logistic模型为:,其中为单果重(g)、果实横径(cm)、果实纵径(cm),x为生长时间(d),c、a、b均为待求参数。同时运用Logistic模型对果实生长量随果实横径、纵径的变化进行拟合。

2 结果与分析

2.1 冬枣果实纵径、横径、重量生长发育过程

由图1可知,在冬枣果实生长发育过程中,纵径、横径及果实重量随时间的变化趋势基本一致,均呈慢—快—慢的“S”形曲线。在同一时期果实的生长量存在一定差异,且纵径生长量始终大于横径的生长量。

2.2 冬枣果实生长动态的回归模型分析

从实测的冬枣果实横径、纵径和单果重—时间折线图(图1)可以看出,3个折线图均符合“S”曲线变化规律,生长量呈单峰曲线。Logistic方程已在“S”形单峰曲线中被广泛应用。以盛花后时间为自变量(x),果实横径、果实纵径、单果重分别为因变量(),选择DPS软件中的Logistic模型对果实生长量随生长时间的动态变化进行拟合。由表1可知,当理论回归模型为y=k/[1+exp(a+bx)]时,冬枣果实的实际生长曲线与拟合曲线的对比见图2,观察值数据点和拟合曲线高度吻合,其决定系数R2较大(分别为0.997 4、0.998 2和0.994 1,回归方程统计检验均达到极显著水平(P<0.01),说明果实生长量与其生长时间之间存在着极显著的非线性回归关系,同时也证明采用Logistic曲线拟合果实生长量与其生长时间之间的关系有效。

2.3 冬枣果实生长阶段的划分

根据所拟合的3个Logistic模型,令s=[(a+1)+ea(a-1)]/(ea-1),则果实横径、纵径和单果重生长过程中速生期起始点(t1)和终止点(t2)的横坐标值可按下式求得:

,计算结果见表2。

根据t1、t2所对应的日期,可将冬枣果实生长过程初步划分为以下3个阶段:生长初期、快速生长期和稳定生长期(表3)。在生长初期,果实生长速度较慢;在快速生长期,果实生长速度明显加快,应加强管理,保证肥、水及时供应,以满足果实生长所需;在稳定生长期,果实生长速度明显减缓,并逐渐停止,果实形状与大小基本定型,主要表现为果实内部生理变化,营养物质快速积累,直至果实成熟。

2.4 冬枣单果重和果实纵、横径间回归模型分析

通过对单果重和果实横径、纵径之间的折线图分析,2个折线图均符合“S”形曲线变化规律,生长量呈单峰曲线(图3)。从图3可以看出,观察值数据点和拟合曲线高度吻合,同时也证明采用Logistic曲线拟合果实单果重与其果实横径、纵径之间的关系有效,可以通过果实横径和纵径来预测单果重。

用DPS软件中的Logistic模型对单果重(y)随果实横径(x1)、纵径(x2)动态变化进行拟合,其回归模型见表4。从表4可以看出,模型均达极显著水平,说明果实单果重与果实横径、纵径之间存在着极显著的非线性回归关系。

3 小结与讨论

冬枣果实纵径、横径及单果重随生长量与其生长时间的变化趋势基本一致,均呈慢—快—慢的“S”形曲线,且纵径生长量始终大于横径的生长量。运用一元非线型回归模型—逻辑斯谛模型拟合了冬枣果实横径、纵径、单果重与生长时间之间的关系。经检验,所拟合的Logistic模型的有效度均很高,决定系数R2分别为0.997 4、0.998 2和0.994 1,回归方程统计检验均达到极显著水平。

根据所拟合的Logistic曲线的两个特征点,可将冬枣果实生长过程划分为生长初期、快速生长期和稳定生长期3个阶段,实际生产中可根据不同阶段的生长特点采用相应的栽培管理措施。用Logistic曲线拟合果实重量与其果实横径、纵径之间的关系达极显著水平,可以通过果实横径和纵径来预测单果重。冬枣果实生长发育与环境条件的相关性有待进一步观测和研究。

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参考文献:

[1] 薄颖生,翟梅枝,毛富春,等.“西林3号”核桃果实生长规律Logistic模型研究[J].北方园艺,2012(4):25-27

[2] 徐回林,陈金印,辜青青,等.基于Logistic模型研究南丰蜜橘(Citrus reticulata Blanco)果实的生长动态[J].江西农业大学学报,2010,32(6):1131-1135.

[3] 戴宏芬,邱燕萍,李 荣,等.储良龙眼果实发育的Logistic生长曲线方程[J].广东农业科学,2006(3):15-17.

[4] 杨丽丽,王一鸣,康孟珍,等.基于修正logistic模型的番茄单个果实生长规律模拟[J].农业机械学报,2008,39(11):81-84.

[5] 张连翔,刘学增.逻辑斯谛曲线上两个重要特征点的分析及其应用[J].河北林学院学报,1992(2):154-158.

(责任编辑 王晓芳)